[发明专利]内燃机的运转方法和空气供给装置

说明书

本发明涉及一种内燃机的运转方法，其为降低内燃机的废气中的氮氧化物的方法，该方法具有以下工序：将不包含废气的低氧浓度空气导入内燃机的工序；和在烃类燃料中混合加湿用水，以乳液燃料的形式喷射至内燃机的燃烧室的工序。

技术领域

本发明涉及内燃机的运转方法和空气供给装置。更详细来说，涉及能够降低内燃机的废气中的氮氧化物的内燃机的运转方法和空气供给装置。

背景技术

以柴油发动机等为代表的内燃机由于燃烧效率高、二氧化碳的产生也少，因而在广泛的领域中使用。但是，内燃机的废气中含有氮氧化物(下文有时称为NOx)，近年来由于环保意识的提高，NOx的排放限制具有被强化的趋势。

关于由船用柴油机排出的NOx，2016年起有望由国际海事组织(IMO)推行Tier III规定，该规定要求由现行的Tier II规定值降低75％。因此，要求开发出效果高且成本低的NOx除去技术，正在进行与NOx的降低有关的各种研究(参见非专利文献1)。

作为基于废气后处理的NOx降低技术的具体例，可以举出利用催化剂对柴油发动机废气中的NOx进行选择性还原的选择性催化还原(SCR)技术(参见非专利文献1)。但是，SCR技术中，NOx的还原需要脲、氨等化学药品，化学药品的管理和过高的成本成为问题。另外，在应用于NOx浓度高达数百～数千ppm的废气中的情况下，预测装置会大型化，这也成为问题。

作为基于控制燃烧的NOx降低技术的具体例，提出了下述方法：将用水喷雾而加湿的供气供给至内燃机中，从而降低NOx(参见非专利文献2)。该方法中，利用水蒸气的稀释效果，可以有效地降低供气中的氧浓度。但是，水蒸气压力仅为温度的函数，因此具有在同一温度下若增压压力升高则加湿量相对降低的缺点。而且还存在下述问题：若为了增加加湿量而过度提高供气的温度，则油耗定额有可能降低。

作为利用水蒸气控制燃烧的其他方法，提出了利用水蒸气透过膜使水蒸气从废气移至供气侧的方法(参见专利文献1)。该方法中，移动的水蒸气量少，因而具有NOx降低效果小的缺点。

除此之外，还提出了使用膜的NOx降低方法。例如，专利文献2中记载了下述内容：通过使用氧选择透过膜来富集空气的氮浓度，将该富氮化空气供给至内燃机中，以此来降低NOx。

此外，还提出了在燃料中添加水而以乳液的形式供给至发动机等的方法、向发动机气缸直接喷射水的方法(非专利文献1)。该方法具有单位重量的水带来的NOx降低效果高的优点。但是，单独利用该方法时，无法将NOx降低至Tier III水平。

另外，正在开发下述技术(EGR)：使一部分废气循环至供气中，降低供气中的氧浓度，由此降低废气中的NOx(非专利文献1)。废气中包含燃料中的硫发生氧化而生成的SOx，若SOx被废气中的水吸收则成为硫酸。在EGR中，为了避免废气循环的部分的设备配管发生硫酸腐蚀，需要利用水洗器对废气进行脱硫、或需要洗涤器排水处理设备。因此，装置复杂，从装置初期费用、运转成本、维持成本的方面考虑存在问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平03-61658号公报

专利文献2：日本特开平4-231670号公报

非专利文献

非专利文献1：マリンエンジニアリング(海洋工程)、Vol46,No.6,2011,p1-54.

非专利文献2：J.Hupli,“Humidification method for reduction of NOxemission(减少NOx释放的加湿方法)”,CIMAC Congress,2004,No.11

发明内容

发明要解决的课题